场致发光研究和应用的某些结果

<正> 场致发光是指某些物质在电场作用下的发光现象。由于新光源与显示技术需要的刺激,场致发光研究工作发展很快,迄今为止,已知有交直流粉末和薄膜场致发光。我们主要是做ZnS—Cu型交流粉末场致发光的研究工作,在较早的工作里,对ZnS—Cu,Cl材料的制备和发光光谱做了研究,已知铜在ZnS中可产生兰、绿两个谱带,这两个带的相对强度取决于Cu/Cl比,我们用逐步腐蚀剥层的方法,发现兰、绿两带相对强度随晶粒深度有规律变化,即兰带强度逐渐增强,从而证实了杂质在基质中的不均匀分布。     

掺杂非醚聚苯基喹嗯啉(PPQ)薄膜的光致发光和电致发光

用具有强蓝光发射的1,3,5-三芳基-2-吡唑啉化合物TPL对非醚聚苯基喹嗯啉（PPQ）进行掺杂,测量掺杂PPQ薄膜的光致发光和电致发光谱,根据掺杂前后PPQ薄膜的荧光谱变化,表明掺杂PPQ薄膜发光存在着基质分子和掺杂分子间的能量传递或电荷转移,掺杂PPQ薄膜的电致发光谱随外加电压变化,说明外加电压对PPQ具有调制作用。     

ZnS:Cu:Cl,Er直流场致发光薄膜极性的研究

本文认为,ZnS:Cu,Cl,Er薄膜的不同直流场致发光极性和光生伏特极性,系因不同的薄膜结构引起。初步理论分析与观察到的亮度-电压、电流-电压关系以及主要发光谱线的亮度-电压关系曲线相一致。     

Er掺杂的ZnS纳米带的合成和光致发光性质

以金为催化剂,利用热蒸发方法合成掺杂铒(Er)的ZnS纳米带。X射线衍射(XRD)结果表明Er掺杂的ZnS纳米带仍具有六方纤锌矿结构。采用激发波长为244nm激发样品,发现Er掺杂的ZnS纳米带的光致发光(PL)谱中共有5个发光峰,它们的位置为437,520,549,673和805nm,分别对应ZnS纳米带本身缺陷,Au离子掺杂,以及Er~(3+)离子~4S_(3/2)-~4I_(15/2),~4F_(9/2)-~4I_(15/2)和~4I_(9/2)-~4I_(15/2)跃迁引起的发光。     

大气压氩气介质阻挡放电光谱

采用单色仪测量了大气压氩气介质阻挡放电(DBD)中的激发光谱,实验在300～800 nm的范围内测量了大气压氩气DBD的发射光谱,经分析发现,氩的发射谱线集中在690～800nm的范围内,且全部为氩原子的谱线.研究了这些谱线的强度随外加电压的变化,本工作的结果对大气压介质阻挡放电具有较重要参考价值.     

Na_5Ho(WO_4)_4晶体的生长、结构及光谱性质

用助熔剂缓冷法培养出化学计量比的发光单晶体Na_5HO(WO_4)_4。该晶体属四方晶系,I4_1/a空间群,晶胞参数为a=11.437(?),c=11.336(?),c/a=0.991。测定了该晶体室温下的反射光谱、激发光谱及荧光光谱。观察到Ho~(3 )离子的~5S_2—~5I_8跃迁的强黄绿色荧光发射。     

退极化场对Ba0.5 Sr0.5 TiO3外延薄膜的铁电和介电性能的影响

基于Ginzburg-Landau-Devonshire唯象理论,定性研究了在有或无退极化场情形下外延Ba_0.5Sr_0.5TiO₃薄膜的铁电和介电性能随厚度的依赖特性。结果表明:与无退极化场相比,退极化场的存在使薄膜极化强度空间分布更均匀,抑制了系统的平均极化强度,降低了相变温度(ΔT_c),但增加了临界厚度(Δh_c、Δh_m)和调谐率(Δφ),尤其在电极弱补偿情况下更加显著,厚度为100 nm时薄膜的ΔT_c、Δh_c、Δh_m和Δφ分别约为-57.5 ℃、15 nm、40 nm和20%;外延薄膜的介电性能取决于极化强度对外加电场的响应能力,而非极化本身,这一观点可从完全相反的极化强度和调谐率厚度依赖性趋势充分证明。     

铽激活硫氧化镧的发光性能

用氧化镧铽在高温下的硫化法,合成了含铽量为5×10~(-5)—7×10~(-2)(以克原子比计算)的硫氧化镧铽(La_2O_2S:Tb)。研究了这些试样在254nm紫外线、阴极射线和X射线激发下的发光特性。三种激发发光的亮度随铽含量的增加而增大,当铽含量在5×10~(-3)左右时,发光增至极大,随后又有所降低。含铽4×10~(-3)的La_2O_2S试样阴极射线发光的光度效率可达62.8流明/瓦。La_2O_2S:Tb各试样的紫外光、X射线和阴极射线激发的发光光谱很相似,都包括相应于Tb~(3 ) ~5D_4→~7F_J跃迁的489、545、587和620nm四组谱线,而不显示有Tb~(3 )的~5D_3→~7F_J的跃迁。各谱线的相对强度在所研究的铽浓度范围内没有变化,各试样的色度值也不变。     

Bi3.6Eu0.4Ti3O12/ZnO复合薄膜的结构与发光性能的研究

为了研究Bi3.6Eu0.4Ti3O12/ZnO复合薄膜在结构与发光性能上的变化,采用化学溶液沉积法(CSD)在石英衬底上制备BET薄膜和BET/ZnO复合薄膜。XRD测试结果表明,所制备的BET薄膜与BET/ZnO复合薄膜均为良好的铋层状钙钛矿多晶结构,并具有(117)择优取向,ZnO的掺入对钙钛矿相BET结晶有促进作用,晶粒尺寸变大。在发光方面,BET薄膜与BET/ZnO复合薄膜的激发中心都位于350 nm附近的波段,发射谱主要包含位于595 nm和614 nm的两个峰,都属于Eu3+离子跃迁发光,但BET/ZnO复合薄膜在发光性能上却有较大的提高,这可能与ZnO具有强烈的紫外吸收及ZnO和Eu3+或Bi3+离子间存在较为有效能量传递有关。这种复合薄膜的研究将为探索新型的发光材料提供有益的借鉴。     

Ne气负脉冲电晕放电等离子体电子温度测量

依据荧光发射谱谱线强度正比于激发态粒子数原理,通过测量不同激发态能级所发射荧光谱线的相对强度,对Ne气脉冲电晕放电等离子体平均电子温度随峰值电压、样品气压的变化以及有效电子温度的时间行为进行了实验研究.结果表明,平均电子温度随放电峰值电压、样品气压均呈现近线性的变化趋势;而有效电子温度随时间变化先于脉冲电晕放电电流的变化.     

硫化锌晶格振动对稀土发光中心激发态的影响

观察掺铒硫化锌膜在直流场致发光中,温度变化对发射谱线线宽、强度、峰值位置及激发态寿命的影响。进而探讨基质晶格振动诱发稀土发光中心多声子过程在场致发光中的重要性。     

沿a/b轴择优取向Bi_4Ti_3O_(12)铁电薄膜的回线动力学标度

测量了在Pt/Ti/SiO2/Si上生长的36%a/b轴择优取向Bi4Ti3O12铁电薄膜的电滞回线,并研究了薄膜的回线动力学标度。外加电场频率的变化范围0.4~10 kHz,电场幅值的变化范围653~1 045 kV.cm-1。在外电场频率一定时,该Bi4Ti3O12薄膜的回线面积随外电场幅值的增大而增大。当外电场幅值固定时,回线面积随外电场频率的上升先增加后减小。当f=1 kHz时,回线面积最大。由此可知,该Bi4Ti3O12薄膜中畴翻转的特征时间约1 ms。在外电场频率低于1 kHz时,回线面积A∝f-0.023 83E0;在1 kHz以上高频段有标度关系A∝f-0.053 88E0。     

[Ge(TPP)I_2]的EXAFS谱的研究

本文对[Ge(TPP)I_2]的Ge K吸收边做了EXAFS谱.在最小二乘曲线拟合的基础上,提出了使用ΔR与ΔE_0之间的线性关系,对核间距进行精细调整的技术.同时提出,用N=B/Sj,Sj=S_1~2(1-15σ)的经验公式,对配位数做精细调整.得到第一配住层GeN的核间距R=0.202nm,配位数N=3.7; 第二配位层Ge-1的核间距R=0.249nm,配位数N=1.8.该化合物的分子应为四方双锥的构型.     

776nm近红外光激发下NaY(WO_4)_2:Dy~(3+),Ho~(3+)上转换发光粒子的光学特性

采用水热法制备出NaY(WO+4)+2:Dy~(3+),Ho~(3+)上转换荧光材料。通过X线粉末衍射、扫描电子显微镜、激发光谱以及发射光谱对该材料特性进行表征。研究Dy~(3+)与Ho~(3+)的掺杂比例及退火温度对上转换发光效果的影响,并确定了最佳反应条件。探讨Dy~(3+)与Ho~(3+)的能量传递过程及上转换发光机制。研究结果表明:通过776 nm近红外光激发NaY(WO+4)+2:Dy~(3+),Ho~(3+),观察到Dy~(3+)的480 nm处蓝光发射峰以及577 nm处的黄光发射峰。其中蓝光主要来自于Dy~(3+)的~4F_(9/2)→~6H_(15/2)跃迁,黄光由Dy~(3+)的~4F_(9/2)→~6H_(13/2)跃迁产生。     

发光二极管及其亮度

发光二极管因其体积小、耗电省,可靠性高(寿命达10~4——10~6小时),响应速度快(10~(-9)——10~(-7)秒)、工作电压低、能与集成电路匹配,近年来在袖珍计算机、钟表、各种小型数字化仪表等装置中得到广泛的应用。发光二极管目前大多由Ⅲ—Ⅴ族化合物半导体及它们的混晶材料制成。我们所制作的发光二极管就是用有一定混晶比x的磷化镓(GaP)和砷化镓(GaAs)的混晶材料磷砷化镓(GaA_(s1-x)P_x)这种三元化合物,依其混晶比之不同,禁带宽度可以在一个很宽的范围内变化。发光二极管是结型场致发光器件。它的主要结构是一个在外加正向电压下能发光的P—N结。图1(a)表示热平衡状态下P—N结的能带图.当给P—N结加上一定的正向     

稀土掺杂TiO_2基质发光特性

目的研究退火温度、薄膜层数等制备工艺对发光特性的影响。方法以钛酸丁酯为前驱体,采用溶胶-凝胶法制备稀土Eu,Tb掺杂的TiO2发光干凝胶和薄膜,用紫外-可见荧光分光光度计进行表征。结果 Eu3+单掺样品,用545nm波长光激发时,在618nm处有较强的Eu3+的5D0→7F2跃迁的红光发射,其跃迁强度随着退火温度的升高先增强后减弱,600℃时达到最大值。另外,薄膜的跃迁强度随着薄膜层数的增加先增强再减弱,提拉速度为8cm/min时,19层膜的荧光强度最佳。结论 Eu,Tb共掺干凝胶,以251nm作为激发波长,发射光谱在370～520nm出现了很宽的谱带,谱带中435nm和469nm两个肩峰,认为该发射峰是Eu2+的4f→5d跃迁发射引起的,退火温度在850℃时蓝光发射最强。     

溶胶-凝胶法制备纳米ZnO薄膜光致发光特性研究

采用溶胶-凝胶(Sol-Gel)旋涂法在Si(100)衬底上制备ZnO薄膜,利用X射线衍射(XRD)、光致发光谱(PL)等手段分析所得ZnO薄膜的晶体结构和发光特性。着重研究了ZnO薄膜发光特性,结果表明,ZnO薄膜在室温下均有较强的紫外带边发射峰,与缺陷有关的可见发射带很弱。在低温下,PL谱主要有290nm、335nm、370nm三个发射峰组成,且三峰随温度降低变化规律一致,可能来自自由激子声子伴线。     

静磁场中类氢快离子Stark效应的计算

用微扰矩阵对角化的近似方法计算了处于互相垂直的静磁场和静电场中的类氢离子的能级、波函数以及电偶极自发辐射的光谱线强度。以He~+离子为例,给出了n=4和n=3能级在外场中的分裂和相应的He II 468.6nm谱线的分裂谱,并给出了n=3能级分裂随外场变化的情况。     

不同电解液中制备的多孔阳极氧化铝薄膜光致发光特性比较研究

采用电化学方法分别在硫酸、草酸、磷酸电解液中制备了多孔阳极氧化铝(AAO)薄膜.对其光致发光特性进行研究发现,硫酸和草酸电解液中制备的AAO薄膜在350~600 nm范围内出现了较强的光致发光带,前者的发光峰位为420 nm,后者除了420 nm的发光峰外,还在470 nm处有一个明显的峰肩,且后者的发光强度随氧化电压的增加而逐渐增强.磷酸电解液中制备的AAO薄膜在350~600 nm范围内没有出现明显的光致发光带.对其发光机理分析认为,硫酸电解液中制备的AAO薄膜的峰位为405 nm的发光源于F (氧空位俘获1个电子)中心,峰位为455 nm的发光可能是由F(氧空位俘获2个电子)中心引起的,也可能是由其它因素引起的.草酸电解液中制备的AAO薄膜的峰位为420 nm的发光与F 中心有一定的相关性,峰位为470 nm的发光主要源于与草酸根离子有关的发光基团.     

光谱法研究大气压氩气等离子体射流的气体温度

采用针-板介质阻挡放电结构的射流装置,在大气压空气环境下产生了氩气等离子体羽.通过采集外加电压、电流及发光信号发现,在电压正、负半周期各有一个电流脉冲.就电流峰值而言,正脉冲大于负脉冲.等离子体羽的发射光谱包含氩4p→4s跃迁谱线、氮分子第二正带系(C~3Π_u→B~3Π_g)、带头位于308.0 nm的OH转动谱线(A~2Σ~+→X~2Π)和777.4 nm的氧原子发射谱线.通过拟合N_2(C~3Π_u→B~3Π_g)和OH的转动光谱,可以获得等离子体羽的气体温度.研究发现,拟合N_2第二正带系得到的气体温度要高于拟合OH转动光谱得到的气体温度.分析表明,氩的亚稳态Ar(4s)能够将能量转移给基态N_2,使其跃迁到高转动能级的激发态(C~3Π_u).因此,这种传能导致具有高转动能级氮分子布居数的增加,进而导致利用其计算得到的气体温度相对较高.利用OH的转动谱带拟合计算了气体温度,并研究了气体温度随实验参数的变化.结果表明,增大峰值电压及气体流量导致气体温度升高,但增加驱动频率气体温度降低.